| Бор(B) | |
|---|---|
| Атомный номер | 5 |
| Внешний вид простого вещества | Твёрдый, хрупкий, блестяще-чёрный. полуметалл |
| Свойства атома | |
| Атомная масса (молярная масса) |
10.811 а. е. м. (г/моль) |
| Радиус атома | 98 пм |
| Энергия ионизации (первый электрон) |
800.2(8.29) кДж/моль (эВ) |
| Электронная конфигурация | [He] 2s2 2p1 |
| Химические свойства | |
| Ковалентный радиус | 82 пм |
| Радиус иона | 23 (+3e) пм |
| Электроотрицательность (по Полингу) |
2.04 |
| Электродный потенциал | — |
| Степени окисления | 3 |
| Термодинамические свойства простого вещества | |
| Плотность | 2.34 г/см³ |
| Удельная теплоёмкость | 1.025 Дж/(K·моль) |
| Теплопроводность | 27.4 Вт/(м·K) |
| Температура плавления | 2573 K |
| Теплота плавления | 23.60 кДж/моль |
| Температура кипения | 3931 K |
| Теплота испарения | 504.5 кДж/моль |
| Молярный объём | 4.6 см³/моль |
| Кристаллическая решётка простого вещества | |
| Структура решётки | ромбоэдрическая |
| Период решётки | 8.730 Å |
| Отношение c/a | 0.576 |
| Температура Дебая | 1250.00 K |
| B | 5 |
| 10,811 | |
| 2s²2p1 | |
| Бор | |
Бор — химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 5.
История и происхождение названия[]
Впервые получен в 1808 году французскими физиками Ж. Гей-Люссаком и Л. Тенаром нагреванием борного ангидрида B2O3 с металлическим калием.
Получение[]
Наиболее чистый бор получают пиролизом бороводородов. Такой бор используется для производства полупроводниковых материалов и тонких химических синтезов.
1. Метод металлотермии (чаще восстановление магнием или натрием):
B2O3 + 3Mg = 3MgO + 2B, ΔG= −525 кДж
KBF4 + 3Na = 3NaF + KF + B, ΔG= −377 кДж
2. Термическое разложение паров бромида бора на раскаленной (1000—1200°С) танталовой проволоке в присутствии водорода:
2BBr3 + 3H2 = 2B + 6HBr
Физические свойства[]
Чрезвычайно твёрдое вещество (уступает только алмазу, нитриду углерода, нитриду бора (боразону), карбиду бора, сплаву бор-углерод-кремний, карбиду скандия-титана). Обладает хрупкостью и полупроводниковыми свойствами (широкозонный полупроводник).
Химические свойства[]
По многим физическим и химическим свойствам неметалл бор напоминает кремний.
Химический бор довольно инертен и при комнатной температуре взаимодействует только со фтором:
2B + 3F2 → 2BF3↑.
При нагревании бор реагирует с другими галогенами с образованием тригалогенидов, с азотом образует нитрид бора BN, с фосфором — фосфид BP, с углеродом — карбиды различного состава (B4C, B12C3, B13C2). При нагревании в атмосфере кислорода или на воздухе бор сгорает с большим выделением теплоты, образуется оксид B2O3:
4B + 3O2 → 2B2O3.
С водородом бор напрямую не взаимодействует, хотя известно довольно большое число бороводородов (боранов) различного состава, получаемых при обработке боридов щелочных или щелочноземельных металлов с кислотой:
Mg3B2 + 6HCl → B2H6↑ + 3MgCl2.
При сильном нагревании бор проявляет восстановительные свойства. Он способен, например, восстановить кремний или фосфор из их оксидов:
3SiO2 + 4B → 3Si + 2B2O3;
3Р2О5 + 10В → 5В2О3 + 6Р.
Данное свойство бора можно объяснить очень высокой прочностью химических связей в оксиде бора B2O3.
При отсутствии окислителей бор устойчив к действию растворов щелочей. В горячей азотной, серной кислотах и в царской водке бор растворяется с образованием борной кислоты H3BO3.
Оксид бора B2O3 — типичный кислотный оксид. Он реагирует с водой с образованием борной кислоты:
В2О3 + 3Н2О → 2H3BO3.
При взаимодействии борной кислоты со щелочами возникают соли не самой борной кислоты — бораты (содержащие анион BO33-), а тетрабораты, например:
4H3BO3 + 2NaOH → Na2B4O7 + 7Н2О.
Применение[]
Элементарный бор[]
Бор (в виде волокон) служит упрочняющим веществом многих композиционных материалов.
Также бор часто используют в электронике для изменения типа проводимости кремния.
Бор применяется в металлургии в качестве микролегирующего элемента, значительно повышающего прокаливаемость сталей.
Соединения бора[]
Карбид бора применяется в компактном виде для изготавления газодинамических подшипников.
Пербораты / пероксобораты (содержат ион [B2(O2)2(OH)4]2-) Технический продукт содержит до 10,4 % «активного кислорода», на их основе производят отбеливатели, «не содержащие хлор» («персиль», «персоль» и др.).
Отдельно также стоит указать на то что сплавы бор-углерод-кремний обладают сверхвысокой твёрдостью и способны заменить любой шлифовальный материал (кроме нитрида углерода[источник?], алмаза, нитрида бора по микротвёрдости), а по стоимости и эффективности шлифования (экономической) превосходят все известные человечеству абразивные материалы.
Сплав бора с магнием (диборид магния MgB2) обладает, на данный момент, рекордно высокой критической температурой перехода в сверхпроводящее состояние среди сверхпроводников первого рода [1]. Появление вышеуказанной статьи стимулировало большой рост работ по этой тематике [2].
Бороводороды и борорганические соединения[]
Ряд органических производных бора (бороводороды) являются чрезвычайно эффективными ракетными топливами (диборан, пентаборан, тетраборан и др.), а некоторые полимерные соединения с водородом и углеродом являются чрезвычайно стойкими к химическим воздействиям и высоким температурам, например широко известный пластик Карборан-22.
Биологическая роль[]
Бор — важный микроэлемент, необходимый для нормальной жизнедеятельности растений. Недостаток бора останавливает их развитие, вызывает у культурных растений различные болезни. В основе этого лежат нарушения окислительных и энергетических процессов в тканях, снижение биосинтеза необходимых веществ. При дефиците бора в почве в сельском хозяйстве применяют борные микроудобрения (борная кислота, бура и другие), повышающие урожай, улучшающие качество продукции и предотвращающие ряд заболеваний растений.
Роль бора в животном организме не выяснена. В мышечной ткани человека содержится (0,33—1)·10–4 % бора, в костной ткани (1,1—3,3)·10–4 %, в крови — 0,13 мг/л. Ежедневно с пищей человек получает 1—3 мг бора. Токсичная доза — 4 г.
Примечания[]
- ↑ Superconductivity of MgB2: Covalent Bonds Driven Metallic J. M. An and W. E. Pickett Phys. Rev. Lett. 86, 4366 — 4369 (2001)
- ↑ http://arxiv.org/find/all/1/all:+MgB2/0/1/0/all/0/1
Ссылки[]
|
Бор (элемент) на Викискладе? |
|---|
|
Это незавершённая статья о химическом элементе. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её. |
Эта страница использует содержимое раздела Википедии на русском языке. Оригинальная статья находится по адресу: Бор (элемент). Список первоначальных авторов статьи можно посмотреть в истории правок. Эта статья так же, как и статья, размещённая в Википедии, доступна на условиях CC-BY-SA .